ReviewThe breathing heart — Mitochondrial respiratory chain dysfunctio dịch - ReviewThe breathing heart — Mitochondrial respiratory chain dysfunctio Việt làm thế nào để nói

ReviewThe breathing heart — Mitocho

Review
The breathing heart — Mitochondrial respiratory chain dysfunction in
cardiac disease
Konstantin Schwarz a,
⁎, Nishat Siddiqi a
, Satnam Singh a
, Christopher J. Neil a,b
,
Dana K. Dawson a
, Michael P. Frenneaux a
a University of Aberdeen, United Kingdom
b Western Health, Victoria, Australia
article info abstract
Article history:
Received 12 July 2013
Received in revised form 4 November 2013
Accepted 11 December 2013
Available online 18 December 2013
Keywords:
Mitochondria
Respiratory chain
Oxydative phosphorylation
Heart
The relentlessly beating heart has the greatest oxygen consumption of any organ in the body at rest reflecting its
huge metabolic turnover and energetic demands. The vast majority of its energy is produced and cycled in form of
ATP which stems mainly from oxidative phosphorylation occurring at the respiratory chain in the mitochondria.
Apart from energy production, the respiratory chain is also the main source of reactive oxygen species and plays
a pivotal role in the regulation of oxidative stress. Dysfunction of the respiratory chain is therefore found in most
common heart conditions. The pathophysiology of mitochondrial respiratory chain dysfunction in hereditary cardiac
mitochondrial disease, the ageing heart, in LV hypertrophy and heart failure, and in ischaemia–reperfusion
injury is reviewed. We introduce the practising clinician to the complex physiology of the respiratory chain,
highlight its impact on common cardiac disorders and review translational pharmacological and nonpharmacological
treatment strategies.
© 2013 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.
1. Introduction
Approximately 25% of a human myocardial cell is made up of mitochondria.
Mitochondria are cellular factories converting substrates
from diet into usable energy for many intracellular processes including
mechanical contraction of myofilaments. The ultimate substrate used by
most enzymes to convert chemically stored energy into conformational
changes and finally mechanical motion is adenosine-triphosphate
(ATP). The heart has a voracious requirement for energy — indeed the
human heart cycles approximately 6 kg of ATP per day [1]. The majority
of this ATP is generated in mitochondria at the respiratory chain by oxidative
phosphorylation, and as a byproduct the respiratory chain generates
reactive oxygen species (ROS). Under physiological conditions
ROS plays an important role in intracellular signalling, but in pathological
states increased ROS production can become detrimental to the cardiomyocyte.
Associated with energy balance are other mitochondrial
key roles, namely regulation of calcium homeostasis and apoptotic signalling.
It is beyond the scope of this review to discuss in detail the latter
two important processes.
It is not surprising that mitochondrial diseases preferentially affect
tissues with high energy turnover such as the heart. Impaired oxidative
phosphorylation and defective electron transport chain (ETC) function
are central to most cardiac conditions associated with mitochondrial
dysfunction. Their malfunction has been implicated in hereditary mitochondrial
cardiomyopathies, in the ageing heart, cardiac hypertrophy,
heart failure, and in ischaemia–reperfusion injury.
2. Physiology of respiratory chain
Mitochondria generate adenosine triphosphate (ATP), by means of
the electron transport chain (ETC) and the oxidative phosphorylation
system (OXPHOS). The proteins involved in this process are located in
the mitochondrial inner membrane (MIM) and collectively referred to
as the respiratory chain (RC), Fig. 1. Acetyl CoA generated from glycolysis
and from fatty acid beta oxidation (FAO) enters the Tricarboxylic acid
cycle (TCA). The TCA cycle, glycolysis and FAO all generate high energy
electrons in the form of NADH (nicotinamide adenine dinucleotide).
These electrons are then passed along the ETC in a series of redox reactions.
The ETC comprises 5 protein complexes and two shuttles, Fig. 1.
NADH passes an electron to complex I (NADH dehydrogenase) and this
in turn passes the electron through a shuttle Coenzyme Q (Ubiquinone)
to complex III (cytochrome b-c1). Another source of high energy electrons
for complex III stems from FADH2 which is generated in the TCA
cycle by succinate dehydrogenase which is both a TCA cycle component
and a component of the ETC complex II. The final common pathway
through complex III transfers electrons to another electron carrier, cytochrome
C, which in turn passes its electrons to complex IV (cytochrome
International Journal of Cardiology 171 (2014) 134–143
⁎ Corresponding author at: School of Medicine and Dentistry, Cardiovascular Division,
University of Aberdeen, Level 3, Polwarth building, Foresterhill, AB25 2ZD, Aberdeen,
United Kingdom. Tel.: +44 1224 559 573; fax: +44 1224 437 964.
E-mail address: k.schwarz@abdn.ac.uk (K. Schwarz).
0167-5273/$ – see front matter © 2013 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.
http://dx.doi.org/10.1016/j.ijcard.2013.12.014
Contents lists available at ScienceDirect
International Journal of Cardiology
journal homepage: www.elsevier.com/locate/ijcard
oxidase). Finally the energy depleted electron (in the form of hydrogen)
is accepted by molecular oxygen, completely reducing it to form water.
This series of redox reactions releases energy which drives the extrusion
of protons outwards through complexes I, III, and IV to create an
electrochemical gradient across the inner mitochondrial membrane.
This gradient in turn drives the phosphorylation of ADP to ATP by ATP
synthase (complex V), Fig. 1. This reaction is reversible and during
severe ischaemia large amounts of ATP may be ‘wasted’ in maintaining
the electrochemical gradient via the dephosphorylation of ATP. However
OXPHOS is not fully efficient and even under physiological conditions
some of the energy is dissipated as heat. This is due to proton leak
from the inter mitochondrial membrane space into the matrix through
uncoupling proteins (UCPs), adenine nucleotide translocase (ANT) or
non-specific membrane proton slippage, Fig. 1. This non-ATPase related
loss of trans-membrane potential makes ATP production by OXPHOS
less efficient (less ATP produced per oxygen molecule consumed).
ANT catalyses the exchange of ADP and ATP between cytosol and mitochondria,
but it also contributes to proton leak. UCP2 and UCP3 are
found in human cardiac muscle and their expression correlated positively
with plasma free fatty acid concentrations [2]. Their activities
are increased by reactive oxygen species (ROS) [3], Fig. 2. Physiological
uncoupling of OXPHOS may decrease excessive ROS production and reduce
oxidative damage (‘Uncoupling to survive’) [4]. Indeed rather than
thermogenesis, this may be the major physiological role of uncoupling.
Approximately 20–30% of resting cellular energy expenditure dissipates
as heat due to proton leak. In a negative feedback cycle ROS induced
uncoupling leads in turn to suppression of ROS production by the ETC,
Fig. 2. The decreased trans-membrane potential (Δ ) regulates the ETC
redox state, which in turn suppresses superoxide anion production by
complexes I and III[5]. Superoxide production (O2
.−) is related to electron
leak, which is closely interlinked with proton leak regulation. Electron
leak can occur when electrons exit the ETC early before their final reduction
to water to form superoxide instead. Under experimental conditions
a high Δ (or ΔpH) can reverse the electron transport at complex
I, reducing NAD+ to NADH and forming superoxide. An uncoupling induced
decrease in the proton gradient reduces the reverse electron
transport and the superoxide production at complex I [6]. Mitochondria
are thus both sources (complexes I and III) and targets of reactive oxygen
and nitrogen species (ROS and RNS). Electron slippage at complexes
I and III lead to incomplete reduction of molecular oxygen to form superoxide.
At non-pathological levels ROS play important functions in
cellular signalling. However when oxidative stress is increased the associated
mtDNA damage may further enhance ROS production, resulting
in a vicious cycle [7].
3. Hereditary cardiomyopathies
The RC system is made up of about 100 different proteins. Only 13 of
these are encoded by mitochondrial DNA [(mtDNA) with a maternal
pattern of inheritance [8]], the remainder being encoded by nuclear
DNA (nDNA), following a Mendelian inheritance pattern [9]. All complexes
of the ETC, except complex II which is encoded exclusively by
mtDNA, have a double genetic origin (mtDNA and nDNA). Moreover
it is hypothesised that several hundred nuclear genes are also needed
Fig. 1. Mitochondrial respiratory chain and oxidative phosphorylation. Under aerobic conditions substrates from fatty acid oxidation and glycolysis are metabolized in the TCA cycle which
delivers high energy loaded electrons (in form of hydrogen via NADH and FADH2) to the electron transport chain (ETC) complexes located in the inner mitochondrial membrane. Amongst
the ETC complexes electrons are passed over via shuffles coenzyme Q (ubichinone) and cytochrome c. Electrons undergo a series of redox reactions at copper and iron centres of individual
ETC complexes which releases energy. Associated conformational changes at complexes I, III and IV lead to extrusion of hydrogen ions from matrix into the inter-membranous space creating
an electrochemical gradient, a driving force for phosphorylation of ADP at the ATP synthase (complex V). The electron flow is limited by the availability of oxygen, a terminal acceptor
of the energy depleted electron at the complex IV (cytochrome oxidase). A part of the trans-membranous gradient is dissipated via uncoupling proteins (UCPs and ANT) resulting in a
proton leak, playing an important role in regulation of membrane potential with associated electron leak (ROS production) and oxidative phosphorylation efficiency. Direct H+ slippage
through the phospholipid bilayer is thought to play a ne
0/5000
Từ: -
Sang: -
Kết quả (Việt) 1: [Sao chép]
Sao chép!
Đánh giáTrung tâm hô hấp-chuỗi hô hấp ti thể rối loạn chức năng trongbệnh timKonstantin Schwarz một,⁎, Nishat Siddiqi một, Satnam Singh một, Christopher Neil J. a, b,Dana K. Dawson một, Michael P. Frenneaux mộtmột trường đại học Aberdeen, Vương Quốc Anhy tế phương Tây b, Victoria, ÚcBài viết thông tin tóm tắtBài viết lịch sử:Nhận được ngày 12 tháng 7 năm 2013Nhận được cải tiến thành 4 tháng 11 năm 2013Được chấp nhận ngày 11 tháng 12 năm 2013Có sẵn trực tuyến 18 tháng 12 năm 2013Từ khoá:Ti thểHô hấp ChuỗiOxydative phosphorylationTrái timViệc không ngừng đập trái tim đã tiêu thụ oxy lớn nhất của bất kỳ cơ quan trong cơ thể lúc còn lại phản ánh của nódoanh thu khổng lồ trao đổi chất và nhu cầu năng lượng. Đại đa số năng lượng được sản xuất và đạp xe trong hình thứcATP có nguồn gốc chủ yếu từ oxidative phosphorylation xảy ra tại chuỗi hô hấp trong các ti thể.Ngoài việc sản xuất năng lượng, Chuỗi hô hấp cũng là nguồn chính của phản ứng oxy loài và đóngmột vai trò quan trọng trong các quy định của căng thẳng oxy hoá. Rối loạn chức năng của dãy hô hấp được thấy trong hầu hếtphổ biến các bệnh tim. Sinh lý bệnh của chuỗi hô hấp ti thể rối loạn chức năng trong tim di truyềnti thể bệnh, Trung tâm lão hóa, LV phì đại và suy tim, và trong ischaemia-reperfusionchấn thương được xem xét. Chúng tôi giới thiệu các bác sĩ thực hành cho sinh lý và phức tạp của dãy hô hấp,làm nổi bật của nó tác động về rối loạn tim phổ biến và xem xét tịnh dược và nonpharmacologicalchiến lược điều trị.© 2013 Elsevier Ireland Ltd. Tất cả các quyền.1. giới thiệuKhoảng 25% của một tế bào cơ tim của con người được tạo thành của ti thể.Ti thể là tế bào nhà máy chuyển đổi chấttừ chế độ ăn thành năng lượng có thể sử dụng cho nhiều quá trình nội bào bao gồmcơ khí CO của myofilaments. Bề mặt cuối cùng được sử dụng bởiHầu hết các enzym để chuyển đổi năng lượng hóa học được lưu trữ vào conformationalthay đổi và chuyển động cơ khí cuối cùng là adenosine triphosphate(ATP). Trung tâm có một yêu cầu tham ăn cho năng lượng — thực sự cáctrái tim của con người chu kỳ khoảng 6 kg ATP mỗi ngày [1]. Phần lớnATP này được tạo trong ti thể tại chuỗi hô hấp của oxy hóaphosphorylation, và như là một sản phẩm phụ tạo ra chuỗi hô hấpphản ứng oxy loài (ROS). Trong điều kiện sinh lýROS đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống nội bào, nhưng trong bệnh lýKỳ tăng ROS sản xuất có thể trở thành bất lợi cho cardiomyocyte.Liên kết với cân bằng năng lượng là khác ti thểvai trò quan trọng, cụ thể là quy định của canxi homeostasis và tín hiệu chết rụng.Nó là vượt ra ngoài phạm vi của nhận xét này để thảo luận chi tiết sau nàyhai quá trình quan trọng.Nó không phải là đáng ngạc nhiên rằng ti thể bệnh hay ảnh hưởng đếnmô với năng lượng cao doanh thu như Trung tâm. Bị suy giảm oxy hóaphosphorylation và khiếm khuyết vận chuyển điện tử chức năng chuỗi (vv)là trung tâm hầu hết các điều kiện tim liên quan đến ti thểrối loạn chức năng. Rối loạn chức năng của họ đã bị dính líu trong di truyền ti thểcardiomyopathies, Trung tâm lão hóa, tim phì đại,tim, và thương tích ischaemia-reperfusion.2. sinh lý học của chuỗi hô hấpTi thể adenosine triphosphate (ATP), tạo ra bởi means củagiao thông vận tải điện tử chuỗi (vv) và oxidative phosphorylationHệ thống (OXPHOS). Protein tham gia vào quá trình này được đặt tạibên trong màng ti thể (MIM) chung được gọinhư hô hấp dãy (RC), hình 1. Axetyl CoA được tạo ra từ glycolysisvà từ acid béo beta quá trình oxy hóa (FAO) vào axit Tricarboxylicchu kỳ (TCA). Chu kỳ TCA, glycolysis và FAO tất cả tạo ra năng lượng caođiện tử ở dạng NADH (nicotinamide adenine dinucleotide).Các điện tử sau đó được thông qua cùng vv trong một loạt các phản ứng redox.The vv này bao gồm 5 khu phức hợp protein và hai tàu con thoi, hình 1.NADH đi một điện tử phức tạp tôi (NADH dehydrogenaza) và điều nàylần lượt đi điện tử qua một đưa đón Coenzyme Q (Ubiquinone)phức tạp III (cytochrome b-c1). Một nguồn của các điện tử năng lượng caocho phức tạp III thân cây từ FADH2, mà tạo ra trong TCAchu kỳ bởi succinate dehydrogenase là cả hai thành phần chu kỳ TCAvà một thành phần của phức tạp II vv. Con đường phổ biến cuối cùngthông qua phức tạp III chuyển electron cho một tàu sân bay điện tử, cytochromeC, mà lần lượt đi điện tử của nó phức tạp IV (cytochromeCác tạp chí quốc tế của tim mạch 171 (2014) 134-143⁎ Tác giả tương ứng tại: trường y khoa và Nha khoa, bộ phận tim mạch,Đại học Aberdeen, mức độ 3, Polwarth xây dựng, Foresterhill, AB25 2ZD, Aberdeen,Vương Quốc Anh. Điện thoại: + 44 1224 559 573; Fax: + 44 1224 437 964.E-mail địa chỉ: k.schwarz@abdn.ac.uk (K. Schwarz).0167-5273 / $ – xem trước vấn đề © 2013 Elsevier Ireland Ltd. Tất cả các quyền.http://DX.Doi.org/10.1016/j.ijcard.2013.12.014Nội dung danh sách có sẵn tại ScienceDirectCác tạp chí quốc tế của tim mạchtạp chí trang chủ: www.elsevier.com/locate/ijcardoxidase). Cuối cùng điện tử năng lượng suy giảm (ở dạng hydro)được chấp nhận bởi các phân tử oxy, hoàn toàn làm giảm nó đến dưới hình thức nước.Loạt bài này của các phản ứng redox giải phóng năng lượng mà các ổ đĩa phun racủa proton ra ngoài thông qua tổ hợp I, III, và IV để tạo ra mộtgradient điện hóa trên màng ti thể bên trong.Độ dốc này lần lượt ổ đĩa phosphorylation ADP cho ATP bởi ATPsynthase (phức tạp V), hình 1. Phản ứng này có thể đảo ngược và trongmột lượng lớn ischaemia nghiêm trọng của ATP có thể được 'lãng phí' trong việc duy trìCác gradient điện hóa thông qua dephosphorylation ATP. Tuy nhiênOXPHOS không phải là đầy đủ hiệu quả và ngay cả trong điều kiện sinh lýmột số năng lượng ăn chơi như nhiệt. Điều này là do rò rỉ protontừ không gian màng ti thể inter vào ma trận thông quauncoupling protein (UCPs), adenine nucleotide translocase (ANT) hoặckhông cụ thể màng proton trượt, hình 1. Này không-ATPase liên quanmất của trans-màng làm cho ATP sản xuất bởi OXPHOSkém hiệu quả hơn (ít hơn ATP được sản xuất mỗi phân tử oxy tiêu thụ).ANT catalyses trao đổi ADP và ATP giữa thích và ti thể,nhưng nó cũng góp phần vào proton rò rỉ. UCP2 và UCP3loài này có ở cơ tim của con người và của biểu thức tương quan tích cựcvới plasma miễn phí béo acid nồng độ [2]. Các hoạt độngđang tăng lên bởi phản ứng oxy loài (ROS) [3], hình 2. Sinh lýuncoupling của OXPHOS có thể làm giảm quá nhiều ROS sản xuất và giảmthiệt hại oxy hóa ('Uncoupling để tồn tại') [4]. Thực sự thay vìnhiệt, điều này có thể là vai trò quan trọng của sinh lý của uncoupling.Khoảng 20-30% của nghỉ ngơi di động năng lượng chi tiêu haonhư nhiệt do rò rỉ proton. Trong một chu kỳ thông tin phản hồi tiêu cực ROS gây rauncoupling dẫn các lần lượt để đàn áp ROS sản xuất bởi vv,Hình 2. Tiềm năng giảm trans-màng (Δ) quy định các vvRedox bang, mà lần lượt có thể ngăn chặn superoxide anion sản xuất bởitổ hợp I và III [5]. Superoxide sản xuất (O2. −) là liên quan đến điện tửrò rỉ, mà là chặt chẽ quan với proton rò rỉ quy định. Điện tửrò rỉ có thể xảy ra khi thoát khỏi điện tử vv sớm trước khi giảm cuối cùng của họvới nước để tạo thành superoxide thay vào đó. Trong thử nghiệm điều kiệnmột Δ cao (hoặc ΔpH) có thể đảo ngược việc vận chuyển điện tử tại complexTôi giảm NAD + để NADH và hình thành superoxide. Một uncoupling gây ragiảm các gradient proton làm giảm điện tử đảo ngượcgiao thông vận tải và việc sản xuất superoxide tại phức tạp tôi [6]. Ti thểlà như vậy, cả hai nguồn (tổ hợp I và III) và mục tiêu của phản ứng oxyvà nitơ loài (ROS và RNS). Điện tử trượt tại khu phức hợpI và III dẫn đến giảm không đầy đủ của phân tử oxy để hình thức superoxide.Phòng Không bệnh lý độ ROS chơi chức năng quan trọng trongtín hiệu di động. Tuy nhiên khi stress oxy hóa tăng các liên kếtmtDNA thiệt hại có thể nâng cao hơn nữa sản xuất ROS, kết quảtrong một vòng luẩn quẩn [7].3. di truyền cardiomyopathiesHệ thống RC này bao gồm khoảng 100 protein khác nhau. Chỉ có 13 củađây mã hóa bởi DNA ti thể [(mtDNA) với một bà mẹMô hình thừa kế [8]], phần còn lại được mã hóa bởi hạt nhânDNA (chuỗi nDNA), theo một mô hình Mendelian inheritance [9]. Tất cả các tổ hợpcủa vv, ngoại trừ II phức tạp mà được mã hóa độc quyền bởimtDNA, có một nguồn gốc di truyền đôi (mtDNA và chuỗi nDNA). Hơn nữanó hypothesised rằng một vài trăm hạt nhân gen cũng là cần thiếtHình 1. Ti thể chuỗi hô hấp và oxidative phosphorylation. Dưới điều kiện hiếu khí chất từ quá trình oxy hóa acid béo và glycolysis được chuyển hóa thành TCA chu kỳ màcung cấp năng lượng cao tải điện tử (trong hình thức của hiđrô thông qua NADH và FADH2) cho tổ hợp chuỗi (vv) vận chuyển điện tử trong màng ti thể bên trong. GiữaCác điện tử vv tổ hợp được thông qua trên via shuffles coenzym Q (ubichinone) và cytochrome c. electron trải qua một loạt các phản ứng redox lúc đồng và sắt Trung tâm của cá nhânTổ hợp vv mà giải phóng năng lượng. Liên quan đến các thay đổi conformational ở tổ hợp I, III và IV dẫn đến phun ra của các ion hiđrô từ ma trận vào việc tạo ra liên màng spacemột gradient điện hóa, một động lực cho phosphorylation của ADP tại ATP synthase (phức tạp V). Dòng điện tử được giới hạn bởi sự sẵn có của oxy, tìm thiết bị đầu cuốinăng lượng hết điện tử tại phức tạp IV (cytochrome oxidase). Một phần của gradient màng trans ăn chơi thông qua uncoupling protein (UCPs và kiến) kết quả trong mộtproton rò rỉ, đóng vai trò quan trọng trong quy định của màng tiềm năng với rò rỉ liên quan đến điện tử (ROS sản xuất) và hiệu quả oxidative phosphorylation. Trực tiếp H + trượtthông qua phospholipid bilayer là suy nghĩ để chơi một ne
đang được dịch, vui lòng đợi..
Kết quả (Việt) 2:[Sao chép]
Sao chép!
Xem lại
Trái tim thở - rối loạn chức năng ty lạp thể trong chuỗi hô hấp
bệnh tim
Konstantin Schwarz một,
⁎, Nishat Siddiqi một
, Satnam Singh
, Christopher J. Neil a, b
,
Dana K. Dawson một
, Michael P. Frenneaux một
một trường Đại học Aberdeen, United Kingdom
b Tây Y tế, Victoria, Australia
thông tin bài viết tóm tắt
Điều lịch sử:
Nhận 12 tháng bảy năm 2013
nhận bằng hình thức sửa đổi 4 tháng 11 năm 2013
chấp nhận ngày 11 tháng 12 năm 2013
có sẵn trực tuyến ngày 18 tháng 12 năm 2013
Từ khóa:
Ti thể
chuỗi hô hấp
Oxydative phosphoryl
tim
ngừng đập The tim cũng có vĩ đại nhất tiêu thụ oxy của bất kỳ cơ quan trong cơ thể nghỉ ngơi phản xạ của nó
kim ngạch trao đổi chất rất lớn và nhu cầu năng lượng. Phần lớn năng lượng của nó được sản xuất và đạp xe trong hình thức của
ATP mà bắt nguồn chủ yếu từ oxy hóa phosphoryl hóa xảy ra ở những chuỗi hô hấp ở ti thể.
Ngoài sản xuất năng lượng, chuỗi hô hấp cũng là nguồn chính của các loài ôxy phản ứng và chơi
một trò then chốt vai trò trong các quy định của stress oxy hóa. Rối loạn chức năng của chuỗi hô hấp do đó được tìm thấy trong hầu hết các
bệnh tim phổ biến. Sinh lý bệnh của rối loạn chức năng ty lạp thể trong chuỗi hô hấp tim di truyền
bệnh ty thể, trái tim lão hóa, trong LV phì và suy tim, thiếu máu cục bộ và trong-tái tưới máu
chấn thương được xem xét. Chúng tôi giới thiệu các bác sĩ lâm sàng thực hành cho sinh lý phức tạp của chuỗi hô hấp,
làm nổi bật tác động của nó đối với các rối loạn tim mạch phổ biến và xem xét dược tịnh tiến và không dùng thuốc
điều trị chiến lược.
© 2013 Elsevier Ireland Ltd Tất cả các quyền.
1. Giới thiệu
Khoảng 25% của một tế bào cơ tim con người được tạo thành mitochondria.
Ti thể là các nhà máy di động chuyển đổi cơ chất
từ chế độ ăn thành năng lượng có thể sử dụng cho nhiều quá trình trong tế bào bao gồm
sự co cơ của myofilaments. Các chất nền cuối cùng được sử dụng bởi
hầu hết các enzyme để chuyển đổi năng lượng hóa học được lưu trữ vào cấu hình không
thay đổi và chuyển động cơ học cuối cùng là adenosine triphosphate-
(ATP). Trái tim có một yêu cầu tham ăn cho năng lượng - thực sự là
chu kỳ trái tim con người khoảng 6 kg ATP mỗi ngày [1]. Phần lớn
của ATP này được tạo ra trong ty thể ở chuỗi hô hấp bằng cách oxy hóa
phosphoryl hóa, và như là một sản phẩm phụ của chuỗi hô hấp tạo ra
loài ôxy phản ứng (ROS). Trong điều kiện sinh lý
ROS đóng một vai trò quan trọng trong tế bào tín hiệu, nhưng trong bệnh lý
tiểu bang sản xuất tăng ROS có thể trở thành bất lợi cho cơ tim.
Associated với cân bằng năng lượng là ti thể khác
vai trò quan trọng, cụ thể là quy định của homeostasis canxi và tự hủy hoại tín hiệu.
Nó vượt ra ngoài phạm vi của tổng quan này để thảo luận chi tiết sau này
hai quá trình quan trọng.
Nó không phải là đáng ngạc nhiên rằng các bệnh ty thể ưu tiên ảnh hưởng đến
các mô với doanh thu năng lượng cao như tim. Suy giảm oxy hóa
phosphoryl hóa và khiếm khuyết chuỗi vận chuyển điện tử (ETC) chức năng
là trung tâm của hầu hết các bệnh lý tim mạch kết hợp với ty thể
rối loạn chức năng. Trục trặc của họ đã được liên quan đến di truyền ty thể
cardiomyopathies, ở trung tâm lão hóa, phì đại tim,
suy tim, thiếu máu cục bộ và trong chấn thương-tái tưới máu.
2. Sinh lý học của chuỗi hô hấp
Ti thể tạo ra adenosine triphosphate (ATP), bằng phương tiện của
chuỗi vận chuyển điện tử (ETC) và oxy hóa phosphoryl hóa
hệ thống (OXPHOS). Các protein tham gia vào quá trình này đều nằm trong
các màng trong ty thể (MIM) và gọi chung
là chuỗi hô hấp (RC), hình. 1. Acetyl CoA được tạo ra từ quá trình đường phân
và từ béo axit beta oxy hóa (FAO) vào các acid tricarboxylic
chu kỳ (TCA). Chu trình TCA, glycolysis và FAO tất cả tạo ra năng lượng cao
điện tử trong các hình thức của NADH (nicotinamide adenine dinucleotide).
Những electron này sau đó được truyền dọc theo ETC trong một chuỗi các phản ứng oxi hóa khử.
Các ETC gồm 5 phức protein và hai con thoi, hình. 1.
NADH đi một electron đến phức tạp I (NADH dehydrogenase) và điều này
lần lượt vượt qua các electron qua một tàu con thoi Coenzyme Q (Ubiquinone)
đến phức tạp III (cytochrome b-c1). Một nguồn tin khác của các điện tử năng lượng cao
cho phức tạp III bắt nguồn từ FADH2 được tạo ra trong TCA
chu kỳ của succinate dehydrogenase mà là cả một thành phần chu trình TCA
và một phần của khu phức hợp ETC II. Các đường phổ biến thức
thông qua phức tạp III chuyển electron cho hãng điện tử khác, cytochrome
C, mà lần lượt đi qua các electron của nó để IV phức tạp (cytochrome
International Journal of Cardiology 171 (2014) 134-143
⁎ Tương ứng với tác giả tại: Trường Y khoa và Nha khoa, tim mạch Division,
Đại học Aberdeen, tầng 3, tòa nhà Polwarth, Foresterhill, AB25 2ZD, Aberdeen,
United Kingdom Tel .: +44 1224 559 573; fax:. +44 1224 437 964.
địa chỉ E-mail: k.schwarz@abdn .ac.uk (K. Schwarz).
0167-5273 / $ -. thấy vấn đề trước © 2013 Elsevier Ireland Ltd Tất cả các quyền
http://dx.doi.org/10.1016/j.ijcard.2013.12.014
Nội dung danh sách có sẵn tại ScienceDirect
International Journal of Cardiology
tạp chí trang chủ: www.elsevier.com/locate/ijcard
oxidase). Cuối cùng năng lượng cạn kiệt electron (ở dạng hydro)
được chấp nhận bởi oxy phân tử, hoàn toàn làm giảm nó để tạo thành nước.
Đây là loạt các phản ứng oxi hóa khử giải phóng năng lượng mà ổ đĩa đùn
proton ra ngoài thông qua tổ hợp I, III, IV và để tạo ra một
gradient điện qua màng ty thể bên trong.
gradient trong này lần lượt các ổ đĩa phosphoryl hóa ADP thành ATP bởi ATP
synthase (V phức tạp), hình. 1. Phản ứng này có thể đảo ngược và trong thời gian
thiếu máu trầm trọng lượng lớn ATP có thể được 'lãng phí' trong việc duy trì
các gradient điện qua dephosphorylation của ATP. Tuy nhiên
OXPHOS là không hoàn toàn hiệu quả và thậm chí trong điều kiện sinh lý
một phần năng lượng bị tiêu tán dưới dạng nhiệt. Điều này là do proton rò rỉ
từ các liên không gian màng ty thể vào ma trận thông qua
các protein tách cặp (UCPs), adenine nucleotide translocase (ANT) hoặc
không cụ thể trượt proton màng, hình. 1. Điều này không liên quan ATPase
mất tiềm năng xuyên màng làm cho sản xuất ATP bởi OXPHOS
kém hiệu quả (ít ATP được sản xuất trên một phân tử oxy tiêu thụ).
ANT xúc tác quá trình trao đổi ADP và ATP giữa bào tương và ty thể,
nhưng nó cũng góp phần proton rò rỉ . UCP2 và UCP3 được
tìm thấy trong cơ tim con người và biểu hiện của họ tích cực tương quan
với nồng độ acid béo tự do huyết tương [2]. Hoạt động của họ
được tăng lên bởi các loài ôxy phản ứng (ROS) [3], hình. 2. Sinh lý
tách cặp của OXPHOS có thể làm giảm sản xuất ROS quá mức và làm giảm
quá trình ôxy hoá ('Tách cặp để tồn tại') [4]. Thực tế hơn là
sự sinh nhiệt, điều này có thể là vai trò sinh lý quan trọng của tách cặp.
Khoảng 20-30% chi phí năng lượng của tế bào nghỉ ngơi tiêu tán
dưới dạng nhiệt do rò rỉ proton. Trong một chu kỳ phản hồi tiêu cực ROS gây ra
dẫn tách cặp lần lượt đến sự ức chế sản xuất ROS của ETC,
Fig. 2. giảm tiềm năng xuyên màng (Δ) quy định việc ETC
trạng thái oxi hóa khử, do đó ức chế sản xuất superoxide anion bằng
phức I và III [5]. Sản xuất superoxide (O2
.-) có liên quan đến điện tử
bị rò rỉ, được liên kết chặt chẽ với quy định proton rò rỉ. Electron
bị rò rỉ có thể xảy ra khi các electron thoát khỏi ETC sớm trước khi giảm cuối cùng của họ
với nước để tạo thành superoxide thay thế. Trong điều kiện thử nghiệm
một Δ cao (hoặc ΔpH) có thể đảo ngược vận chuyển điện tử phức tạp tại
I, giảm NAD + NADH và để hình thành superoxide. Một tách cặp gây
giảm gradient proton làm giảm các electron ngược
vận chuyển và sản xuất superoxide tại phức tạp I [6]. Ti thể
là như vậy, cả hai nguồn (phức hợp I và III) và các mục tiêu của phản ứng oxy
và nitơ loài (ROS và RNS). Trượt điện tử tại khu phức hợp
I và III dẫn đến giảm không đầy đủ oxy phân tử để tạo thành superoxide.
Ở các cấp không bệnh lý ROS chơi chức năng quan trọng trong
tín hiệu tế bào. Tuy nhiên, khi căng thẳng oxy hóa được tăng liên
thiệt hại mtDNA hơn nữa có thể tăng cường sản xuất ROS, kết quả
trong một vòng luẩn quẩn [7].
3. Cardiomyopathies di truyền
Hệ thống RC được tạo thành từ khoảng 100 loại protein khác nhau. Chỉ 13 của
chúng được mã hóa bởi DNA ti thể [(mtDNA) với một bà mẹ
mẫu kế thừa [8]], phần còn lại được mã hoá bởi hạt nhân
DNA (nDNA), theo một dạng thừa kế Mendel [9]. Tất cả các phức
của ETC, trừ phức tạp II được mã hóa độc quyền bởi
mtDNA, có nguồn gốc di truyền đôi (mtDNA và nDNA). Hơn nữa
nó được đưa ra giả thuyết rằng vài trăm gen hạt nhân cũng cần
hình. 1. chuỗi hô hấp ti thể và phosphoryl hóa oxy hóa. Trong điều kiện hiếu khí chất từ oxy hóa acid béo và đường phân được chuyển hóa trong chu trình TCA mà
mang electron năng lượng cao được nạp (ở dạng hydro qua NADH và FADH2) vào chuỗi vận chuyển điện tử (ETC) khu phức hợp nằm trong màng ty thể bên trong. Trong số
các phức ETC electron đi qua qua shuffle coenzyme Q (ubichinone) và cytochrome c. Electron trải qua một chuỗi các phản ứng oxi hóa khử ở trung tâm đồng và sắt của cá nhân
phức ETC mà giải phóng năng lượng. Thay đổi cấu liên quan tại khu phức hợp I, III và IV dẫn đến đùn của các ion hydro từ ma trận vào không gian liên màng tạo ra
một gradient điện, động lực cho sự phosphoryl hóa ADP tại ATP synthase (V phức tạp). Các dòng electron bị hạn chế bởi sự sẵn có của oxy, chất nhận thiết bị đầu cuối
của năng lượng cạn kiệt electron ở IV phức tạp (cytochrome oxidase). Một phần của gradient xuyên màng bị tiêu tán thông qua các protein tách cặp (UCPs và ANT) kết quả là
bị rò rỉ proton, đóng một vai trò quan trọng trong điều hành tiềm năng màng với rò rỉ liên quan đến điện tử (sản xuất ROS) và hiệu quả oxy hóa phosphoryl hóa. Direct H + trượt
qua màng phospholipid được cho là đóng một ne
đang được dịch, vui lòng đợi..
 
Các ngôn ngữ khác
Hỗ trợ công cụ dịch thuật: Albania, Amharic, Anh, Armenia, Azerbaijan, Ba Lan, Ba Tư, Bantu, Basque, Belarus, Bengal, Bosnia, Bulgaria, Bồ Đào Nha, Catalan, Cebuano, Chichewa, Corsi, Creole (Haiti), Croatia, Do Thái, Estonia, Filipino, Frisia, Gael Scotland, Galicia, George, Gujarat, Hausa, Hawaii, Hindi, Hmong, Hungary, Hy Lạp, Hà Lan, Hà Lan (Nam Phi), Hàn, Iceland, Igbo, Ireland, Java, Kannada, Kazakh, Khmer, Kinyarwanda, Klingon, Kurd, Kyrgyz, Latinh, Latvia, Litva, Luxembourg, Lào, Macedonia, Malagasy, Malayalam, Malta, Maori, Marathi, Myanmar, Mã Lai, Mông Cổ, Na Uy, Nepal, Nga, Nhật, Odia (Oriya), Pashto, Pháp, Phát hiện ngôn ngữ, Phần Lan, Punjab, Quốc tế ngữ, Rumani, Samoa, Serbia, Sesotho, Shona, Sindhi, Sinhala, Slovak, Slovenia, Somali, Sunda, Swahili, Séc, Tajik, Tamil, Tatar, Telugu, Thái, Thổ Nhĩ Kỳ, Thụy Điển, Tiếng Indonesia, Tiếng Ý, Trung, Trung (Phồn thể), Turkmen, Tây Ban Nha, Ukraina, Urdu, Uyghur, Uzbek, Việt, Xứ Wales, Yiddish, Yoruba, Zulu, Đan Mạch, Đức, Ả Rập, dịch ngôn ngữ.

Copyright ©2024 I Love Translation. All reserved.

E-mail: